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内容

摘要

​ 虚拟现实技术目前已经广泛使用在各个领域，究其原因是其虚拟现实的特性，使得人们突破了原有空间的使用和想象，能够借助成像技术、计算机技术等实现更加便利、更加灵活的解决方案，提高了人们的生活品质。在虚拟现实的其中一个领域就是游戏娱乐中的应用，该应用发展速度很快，且被大众普遍接受，但其自身对人的影响又在限制其发展，比如游戏成瘾问题、设备长期佩戴带来的伤害等生活安全问题等。尽管虚拟现实技术面临着许多问题，但随着应用潜力的不断扩大，虚拟现实技术也越来越成熟。

引言

​ 虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）近年来不断的被社会关注的原因是VR设备越来越便宜、成像效果和体验越来越符合人们的预期，并且在某些关键领域如医疗、设计制造、美术、以及人们离不开的影音娱乐、游戏等，人们对VR技术发展的不断认可，使得VR技术日趋成熟，进入了快车道。相比国外，国内的VR技术起步较晚，但是近年来国内的技术水平也不断的攀升。国外学者虚拟现实技术研究起步较早，他们对虚拟现实技术的认识涉及技术、系统及应用开发等各方面。虚拟现实技术研究起源于计算机图形学，现已扩展到仿真、传感等多个学科领域。[1]

简述虚拟现实技术发展

虚拟现实构想最早出现在1935年科幻小说家温鲍姆（S. G. Weinbaum）发表的短篇科幻小说中，他描述了小说主人公皮格马利（Pygmalion）在戴上特制护目眼镜后进入另一个世界的奇特体验.[2]在随后的几十年间，人们攒足了相关的技术条件，并作出了许多尝试，它们的共同之处在于它们都允许用户使用不同的感官来体验虚拟环境，不足之处是他们都无法支持用户与虚拟环境进行交互[1]

直至1987年兰尼尔（J. Lanier）首次提出“虚拟现实”术语。[3] 作为视觉编程实验室（Visual Programming Lab，简称为VPL）创始人，他致力于研发数据手套和可视电话头戴式显示器等虚拟现实设备，这也是第一家出售虚拟护目镜和手套的公司。虚拟现实概念清晰化，并得到各界认可。

很快瓦尔登（J. Waldern）在1990年伦敦举办的国际计算机图形学大会上首次展示了虚拟现实街机“Virtuality”，用户可在3D环境中获得沉浸式游戏体验。1991年，游戏视频巨头世嘉（Sega）公司宣布开发完成Sega VR耳机，但这款设备从未公开发行。**[4] **尽管如此，世嘉公司仍为普及虚拟现实做出巨大贡献，研发工程师从硬件着手，突破技术限制，在保证虚拟体验质量的同时降低制作成本。

直到今天虚拟现实技术已经是各个企业争抢的领地,关于VR的讨论也越来越多**[图1]，Facebook在2022年改名为Meta，对应元宇宙的概念，并不是巧合，早在Facebook在收购Oculus公司时，首席执行官扎克伯格认为Oculus会成为未来交流平台，预测虚拟现实技术将改变个人网络体验。[5]**

VR在游戏中的技术与应用

介绍

随着互联网技术的不断发展和各种软件技术的使用，人们的娱乐项目越来越多，娱乐项目中的游戏体验成为越来越流行的一种娱乐方式。在游戏体验中，各种基于3D技术的虚拟仿真游戏受到越来越多游戏爱好者的追捧，并成为该领域的领先技术。利用三维建模技术开发的虚拟游戏就是这类游戏设计的一项重要技术。虚拟游戏大多采用虚拟技术营造三维效果，并采用人机交互的方式，使玩家仿佛置身于真实的游戏环境中。

场景设计

系统采用统一的3D交互内容进行游戏场景创建和操作平台设计。在团结的帮助下，造物主想要的都能变成现实。Unity平台可以为整个游戏场景设计提供一套完整的软件解决方案，可以用来创建、操作和实现任何实时交互2D和3D内容。支持平台包括手机、平板电脑、pc、游戏机、增强现实和虚拟现实设备。在游戏场景中，有一些特殊的模型需要使用3D建模软件来创建。Unity希望有一个特定的建模尺寸，不同的场景内容需要在游戏开发中建模，需要用Maya转换成比例，这可以转换成两种技术可以交互的场景模块设计和开发的大小。

重力感应

游戏的使用需要通过重力感应来操作。对于游戏来说，设备的重力感应主要分为三个方向，在三个方向上产生分力。移动设备屏幕朝上为正方向，分为三个主坐标轴右，左，下。在unity3d设计中，需要输入类函数来获得重力传感函数系数。获得的重力感应系数将在游戏中用来控制游戏角色。

场景建模语言

VRML虚拟现实建模语言是一种场景建模语言，用于建立真实世界的场景模型或人们虚构的三维世界。VRML操作的对象称为节点，子节点的集合可以形成复杂的场景。节点可以通过实例进行重用，给定名称和定义，建立动态VR虚拟世界。VRML可以设计动态场景和静态场景之间的交互。开发人员只需要预先设定场景布局和状态变化，VRML就可以利用其解释性函数语言自行构造所提供的数据。

角色动作捕捉

游戏中人物动作的捕捉是通过IPisoft的软件技术完成的。IPisoft使用多个PS3移动摄像机来跟踪人们的行动。在运动捕捉中，系统采用浅色作为捕捉背景，效果图像更加明显。而多个摄像头一起拍摄可以使画面更加清晰清晰，并且可以去除画面中的垃圾波纹。该系统使用五个摄像头来捕捉人物的动作，其中三个摄像头从高空拍摄动作，两个摄像头从左到右拍摄动作，使画面更加准确。[6]

VR游戏成瘾

虽然有一些实验研究调查了VR游戏对学习的积极作用，但在很大一部分学习者中，VR游戏使用的问题越来越严重。其中之一就是虚拟现实游戏中的学习成瘾。“心理意象”因素最有可能影响成瘾。同样，“存在感”和“心流体验”在解释VR游戏成瘾方面也具有重要的决定性作用,Kim和Jae[36]指出，心流体验会导致虚拟现实游戏成瘾。在虚拟现实游戏成瘾的情境中，我们将心理意象、虚拟现实游戏好奇心和虚拟现实可得性作为用户想象力、思想和行为情绪的远端原因。因此，需要对不同层次的规范支持进行标准化，以防止虚拟现实游戏成瘾。VR游戏的吸引力可以将VR游戏的病态和上瘾转化为有用的结果，并在政策制定者、管理者和开发者的支持下对新一代VR游戏等产生积极的影响。[7]

总结

虚拟现实技术发展突飞猛进，从最初的不断摸索到如今的更新迭代，是众多对虚拟现实技术充满期望的人们的努力换来的。同时科学技术是一把双刃剑，我们在迎接新技术影响人们生活的时候，也要时刻警惕对下一代的影响。VR游戏广受普罗大众欢迎，但其内在的心理成瘾需要我们跟多的关注。究竟人类应该生活在虚拟中还是现实中，相信答案不言而喻。我们期待下一代VR带来更多的便利和虚拟现实技术的蓬勃发展。